EP3577174B1 - Druckfarbe - Google Patents

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EP3577174B1
EP3577174B1 EP18707842.3A EP18707842A EP3577174B1 EP 3577174 B1 EP3577174 B1 EP 3577174B1 EP 18707842 A EP18707842 A EP 18707842A EP 3577174 B1 EP3577174 B1 EP 3577174B1
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iron oxide
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food
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Werner Veit
Anna WURMB
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Constantia Flexibles Group GmbH
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Constantia Teich GmbH
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    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/03—Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • C09D11/033—Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder characterised by the solvent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/22—Compounds of iron
    • C09C1/24—Oxides of iron
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2265—Oxides; Hydroxides of metals of iron

Definitions

  • the invention relates to a printing ink which is suitable for direct contact with food, in particular for aluminum foils and for foils made of plastic and / or paper with a metallized surface, according to the preamble of claim 1.
  • iron oxide pigment in the form of flat, substantially circular hematite particles (Fe 2 O 3 ) with an average diameter of 0.5 to 5.0 ⁇ m, a thickness of 5 nm to 50 nm (0.005 to 0.05 ⁇ m) and a diameter-thickness ratio of 50: 1 to 500: 1, which, together with other specified properties, results in a gold-colored paint.
  • dyes of vegetable origin are usually used for the printing inks mentioned above, such as betanin or Chlorophyll or synthetic replicas of such natural substances as riboflavin-5-phosphate for yellow color or curcumin for orange-yellow color.
  • inorganic dyes that are suitable for direct contact with food, for example iron oxides or iron hydroxides, but these have the undesirable side effect that they are opaque and thus the metallic impression that is desired because of the optical effect when used on aluminum or metallized plastic films or metallized papers optically cover this metallic effect.
  • Such dyes can therefore be used without any problems for the inside of capsules, in which, for example, coffee powder, sugar, coffee tops, etc. are located, but for the outside of such capsules where the visual appearance is essential, it is because of the brewing process or removal process or In general, it is necessary for the intended use that this too is completely food-safe because of the short-term contact with the food.
  • these objectives are achieved by printing inks which have the features specified in the characterizing part of claim 1;
  • flat to rod-shaped (or even needle-shaped) pigments based on or consisting of iron oxide / iron hydroxide (Fe 2 O 3 , in various forms including FeO 3 (OH) 3 ) with pigment sizes in the nanometer range in Combination with transparent, food-grade binding agents such as Nitrocellulose, polyester, polyvinyl butural.
  • Polyurethane used with natural binders such as shellac or xanthan-based or with acrylates or polyvinyl chloride. Surprisingly, this results in a transparent color, despite the chemical nature of the pigments, and is therefore referred to below as a transparent iron oxide pigment.
  • the pigment preparation preferably contains 3-40% by weight of transparent iron oxide pigment and particularly preferably consists of 5-30% by weight of transparent iron oxide pigment, 65-85% by weight of polyester-based plasticizers such as Rokralux 145 from Robert Krämer or Rokralux VP 5797 or castor oil, which are suitable for direct food contact and 5-10% by weight of high molecular weight polymer such as Tego Dispers 650 or Tego Dispers 653 as a dispersing additive, this can also be used for direct food contact.
  • transparent iron oxide pigment preferably contains 3-40% by weight of transparent iron oxide pigment and particularly preferably consists of 5-30% by weight of transparent iron oxide pigment, 65-85% by weight of polyester-based plasticizers such as Rokralux 145 from Robert Krämer or Rokralux VP 5797 or castor oil, which are suitable for direct food contact and 5-10% by weight of high molecular weight polymer such as Tego Dispers 650 or Tego Dispers 653 as a dispersing additive, this can also be used for direct food contact
  • This pigment preparation was used to produce the finished paint, with 5-25% by weight pigment preparation and 15-20% by weight nitrocellulose, polyester resins, polyurethanes, acrylates or melamine resins with 60-75% by weight solvent, preferably alcohols, ethyl esters, ketones are mixed.
  • the transparent iron oxide pigment preparation is produced in a special dispersion process with a bead mill.
  • a conical driving body (rotor) is also immersed in a conical working container (stator). In the gap leading from. these two bodies is formed and its. Width is about 6.5 to 13 mm, the grinding balls are moved radially from the inside to the outside by the rotation of the rotor. The kinetic energy of the Mahi balls also increases in the same direction.
  • a separating device holds the grinding balls in the mill and guides them back to the entrance of the grinding chamber via a channel. The geometry of the grinding chamber ensures that there is an even and narrow grain distribution in the grist.
  • the suspension is supplied by means of an external pump with an adjustable delivery rate.
  • the speed of the rotor, the width of the grinding gap, the degree of filling of the balls, the product and the diameter of the grinding balls as well as the flow rate of the suspension influence the grinding result.
  • Each of these parameters can be freely selected.
  • the optimal conditions can be set for the production of a transparent iron oxide pigment preparation.
  • Iron oxide pigments preferably Bayferrox 686 R from Lanxess, with an iron oxide content of 96.9% according to DIN 55913-2: 1972 and a max. Moisture> 2.5% according to DIN EN ISO 787-2: 1995.
  • the predominant particle size has proven to be 0.1-0.6 ⁇ m or 100-600 nm to achieve the transparency effect exposed.
  • the oil number measured in g / 100g according to DIN EN ISO 787-5: 1995 should not exceed 22 g / 100g and should therefore be in the range 19-22 g / 100g.
  • the tamped density should preferably be 0.8-1.2 g / ml measured according to DIN EN ISO 787-10: 1995.
  • the paint was produced in a special T 25 Digital Ultra Turrax disperser.
  • the IKA disperser works on the rotor-stator principle.
  • the system consists of a rotor in a stationary stator.
  • the diameter of the rotor is 12.7mm and the stator is 18mm.
  • the gap width between the stator and rotor should preferably be 0.3 mm or 300 ⁇ m.
  • the lacquer components are dispersed in the disperser to a fineness of ⁇ 1 ⁇ m in the following sequence and at a speed of rotation of 10,000 min-1 . First, binder A and binder B are introduced and the pigment preparation and plasticizer are added. The dispersing process is continued until the fineness of the lacquer, measured with a grindometer, is ⁇ 1 ⁇ m.
  • the varnishes produced in this way are preferably applied to printing machines using flexographic or gravure printing, application using the flat roller application method using varnishing machines is also possible, and anilox rollers or the curtain coating method can also be used without problems.
  • the wet layer thickness of the coating applied in this way can vary within wide limits and is mostly between 0.1-10 ⁇ m, without being restricted to this.
  • the circuit board designed according to the invention or the cover tape designed according to the invention is sealed, for example, onto a caftee capsule, conventional heat-sealing lacquers being used.
  • the coating according to the invention is on the outside of the packaging and initially has no contact with the food. Only when the capsule is used, hot water is fed into the capsule from behind or below and the finished coffee flows over the circuit board (which is coated with this lacquer) into the coffee cup.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Druckfarbe, die tauglich für direkten Kontakt mit Lebensmitteln ist, insbesondere für Aluminiumfolien und für Folien aus Kunststoff und/oder Papier mit metallisierter Oberfläche, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Aus der EP 306 224 ist es bekannt, Eisenoxidpigment in Form flächiger, im Wesentlichen kreisförmiger Hämatitteilchen (Fe2O3) mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,5 bis 5,0 µm, einer Dicke von 5 nm bis 50 nm (0,005 bis 0,05 µm) und einem Verhältnis Durchmesser-Dicke von 50:1 bis 500:1 zu verwenden, was, gemeinsam mit weiteren spezifizierten Eigenschaften, einen goldfarbenen Lack ergibt.
  • Aus der DE 10 2012 103 825 A1 ist es bekannt, einen Offsetdrucklack zu verwenden, bei dem alle Bestandteile entweder Lebensmittel oder Lebensmitteizusatzstoffe sind. Dabei werden alle nur denkbaren Materialien kursorisch aufgezählt, darunter auch Eisenoxide.
  • Aus der WO2010/O0G2059 A1 und der EP 401 000 A2 sind Verfahren zur Herstellung von Hämatitplättchen bekannt.
  • Aus der WO2006/000009 A2 sind Hämatitplättchen an sich und auch ihre Verwendung in Lacken bekannt.
  • In so gut wie allen Ländern der Welt bestehen äußerst rigorose Vorschriften für alle Arten von Gegenständen, die bestimmungsgemäß mit Lebensmitteln in direkten Kontakt kommen. Die Formulierung der Vorschriften ist natürlich stark unterschiedlich, der Sinn aber stets der Gleiche: es muss sichergestellt sein, dass alle derartigen Gegenstände beim direkten Kontakt mit Lebensmitteln keinerlei Veränderungen an diesen Lebensmittel bewirken. Wenn es technisch unumgänglich ist, so muss sichergestelit sein, dass eine eventuelle Wirkung unbedenklich ist.
  • Dies hat dazu geführt, dass für die eingangs genannten Druckfarben üblicherweise Farbstoffe pflanzlichen Ursprungs verwendet werden, wie beispielsweise Betanin oder Chlorophyll oder synthetische Nachbildungen derartiger natürlicher Substanzen wie Riboflavin-5-Phosphat für gelbe Farbe oder Kurkumin für orange-gelbe Farbe.
  • Es gibt, wie oben erwähnt, auch Farbstoffe, die als Lebensmittelzusatzstoffe zugelassen sind (in Europa mit einer "E-Nummer" versehen), doch diese sind deshalb nachteilig, weil sie praktisch unvermeidlich das Lebensmittel anfärben, was natürlich nicht gewünscht ist.
  • Es gibt auch anorganische Farbstoffe, die für direkten Kontakt mit Lebensmitteln geeignet sind, beispielsweise Eisenoxide oder Eisenhydroxide, doch weisen diese den unerwünschten Nebeneffekt auf, dass sie deckend sind und somit den wegen des optischen Effektes erwünschten metallischen Eindruck bei der Verwendung auf Aluminiumfblien oder metallisierten Kunststoffolien oder metallisierten Papieren diesen metallischen Effekt optisch abdecken.
  • Derartige Farbstoffe können daher problemlos für die Innenseiten von Kapseln, in denen sich beispielsweise Kaffeepulver, Zucker, Kaffeeobers, etc. befinden, verwendet werden, aber für die Außenseite derartiger Kapseln bei denen die optische Anmutung wesentlich ist, ist es wegen des Brühvorganges oder Entnahmevorganges oder allgemein der bestimmungsgemäßen Verwendung notwendig, dass auch diese wegen des wenn auch nur kurzzeitigen Kontaktes mit dem Lebensmittel vollständig lebensmitteltauglich ist.
  • Es besteht somit ein Bedarf an Druckfarben, die für den direkten Lebensmittelkontakt geeignet sind und die, auf metallische bzw. metallisierte Oberflächen aufgebracht, den metallischen Effekt nicht abdecken.
  • Es ist Ziel und Aufgabe der Erfindung, solche Druckfarben anzugeben.
  • Erfindungsgemäß werden diese Ziele durch Druckfarben erreicht, die die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale aufweisen; mit anderen Worten es werden flächige bis stäbchenförmige (oder auch nadelförmige) Pigmente auf der Basis von bzw. bestehend aus Eisenoxid-/Eisenhydroxid (Fe2O3, in den verschiedensten Ausbildungen inkl. FeO3(OH)3) mit Pigmentgrößen im Nanometerbereich in Kombination mit transparenten, lebensmitteltechnisch geeigneten Bindemitteln wie Nitrocellulose, Polyester, Polyvinylbutural. Polyurethan, mit natürlichen Bindemitteln wie Schellack oder Xanthanbasis oder mit Acrylaten oder Polyvinylchlorid eingesetzt. Dies ergibt überraschenderweise trotz der chemischen Natur der Pigmente eine transparente Farbe, und wird daher im Folgenden als transparentes Eisenoxidpigment bezeichnet. Sie belässt auf Aluminiumobertlächen oder metallisierten Kimststoffoberflächen den metallischen Effekt, ja verstärkt ihn sogar und ist völlig unbedenklich im direkten Kontakt mit Lebensmitteln. Auch ist dies ein völlig unerwarteter Effekt, wenn man die zwingende Goldfärbung bei den nur knapp neben den erfindungsgemäßen Werten liegenden, etwa kreisförmigen Pigmenten der EP 306 224 bedenkt.
  • Eine mögliche Ursache für diesen nicht völlig erforschten Effekt könnte es sein, dass diese Pigmente sich in Form von Doppelketten anordnen, zwischen denen tunnelartige Hohlräume entstehen, wobei die Gesamtsiruktur entsprechend unerwartete Wirkung auf das einfaliende-reflektierte Licht hat.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.
  • Es wurden flächige bis stäbchenförmige Eisenoxidpigmente mit Abmessungen von 0,08 µm zu 0,75 µm (jeweils ± 5 %) und einer Dicke von etwa 0,05 µm (etwa steht in der Beschreibung und den Ansprüchen für ± 10 %) verwendet, wobei einige wenige Prozent der Anzahl der Pigmente, aber unter 5 %, Ausreißer sein können. Flächig deshalb, weil doch zwischen "Breite" und "Dicke" gut unterschieden werden kann, stäbchenförmig deshalb, weil doch eine Abmessung bei weitern überwiegt. Diese Pigmente werden mit Lackfimissen gemischt wie z. B. Nitrocellulose, Polyester, Polyvinylbutural, Polyurethan, mit natürlichen Bindemitteln wie Schellack oder Xanthanbasis oder mit Acrylaten oder Polyvinylchlorid und direkt auf Aluminiumfolie aufgetragen. Die so bedruckte Aluminiumfolie wurde für Kaffeeverpackungen, Molkereierzeugnisse und, in passender Stärke, für Kaffeekapseln verwendet und getestet.
  • Die Pigment-Präparation enthält bevorzugt 3-40 Gew.-% transparentes Eisenoxidpigment und besteht besonders bevorzugt aus 5-30 Gew.-% transparentem Eisenoxidpigment, 65-85 Gew.-% Weichmacher auf Polyesterbasis wie z.B. Rokralux 145 von Robert Krämer oder Rokralux VP 5797 oder Ricinusöl, die für direkten Lebensmittelkontakt geeignet sind und 5-10 Gew.-% hochmolekularem Polymer wie z.B. Tego Dispers 650 oder Tego Dispers 653 als Dispergieradditiv, dieses ist ebenfalls für direkten Lebensmittelkontakt brauchbar.
  • Diese Pigment-Präparation wurde zur Herstellung des fertigen Lackes verwendet, wobei 5-25 Gew.-% Pigment-Präparation und 15-20 Gew.-% Nitrocellulose, Polyesterharze, Polyurethane, Acrylate oder Melaminharze mit 60-75 Gew.-% Lösungsmittel, vorzugsweise Alkohole, Ethylester, Ketone, gemischt werden.
  • Das Überraschende ist, dass durch die Verwendung derart kleinformatiger Eisenoxidpartikel in der angegebenen Konzentration der fertige Lack transparent ist, da auffallendes Licht bis zur Aluminiumoberfläche gelangt und dort reflektiert wird. Damit kommt es zum gewünschten. Aussehen bei vollständiger Lebensmitteltauglichkeit.
  • Die Herstellung der transparenten Eisenoxid-Pigmetpräparation erfolgt in einem speziellen Dispergierverfahren mit einer Perlmühle. In einen konischen Arbeitsbehälter (Stator) taucht ein ebenfalls konischer Mitnahmekörper (Rotor) ein. In dem Spalt, der von. diesen beiden Körpern gebildet wird und dessen. Breite etwa 6,5 bis 13 mm beträgt, werden die Mahlkugeln durch die Rotation des Rotors von innen nach außen radial bewegt. In der gleichen Richtung nimmt auch die Bewegungsenergie der Mahikugeln zu. Eine Trennvorrichtung hält die Mahlkugeln in der Mühle und führt sie über einen Kanal zum Eingang des Mahlraumes zurück. Die Geometrie des Mahlraumes stellt sicher, dass sich eine gleichmäßige und enge Kornverteilung im Mahlgut ergibt.
  • Die Zuführung der Suspension erfolgt mittels externer Pumpe mit verstellbarer Förderleistung. Die Drehzahl des Rotors, die Breite des Mahlspaltes, der Füllgrad an Kugeln, das Produkt und der Durchmesser der Mahikugeln sowie die Durchflussgeschwindigkeit der Suspension beeinflussen das Mahlergebnis. Jeder dieser Parameter kann frei gewählt werden. So lässt sich für die Herstellung einer transparente Eisenoxid-Pigmentpräparation die optimalen Bedingungen einstellen. Als Pigment werden Eisenoxidpigmente vorzugsweise Bayferrox 686R der Fa. Lanxess verwendet mit einem Eisenoxidgehalt von 96,9% gernessen nach DIN 55913-2:1972 und einer max. Feuchtigkeit > 2,5% gernessen nach DIN EN ISO 787-2:1995. Als vorherrschende Teilchengröße hat sich 0,1-0,6µm oder 100-600nm zur Erzielung des Transparenzeffektes herausgestellt. Die Ölzahl gernessen in g/100g nach DIN EN ISO 787-5:1995 sollte 22 g/100g nicht übersteigen und sollte so im Bereich 19-22 g/100g liegen. Die Stampfdichte sollte vorzugsweise 0,8-1,2 g/ml gemessen nach DIN EN ISO 787-10:1995 betragen.
  • Die Herstellung des Lackes erfolgte in einem speziellen Dispergierer T 25 Digital Ultra Turrax. Der IKA Dispergierer arbeitet nach dem Rotor-Stator-Prinzip. Das System besteht aus einem Rotor in einem feststehenden Stator. Der Durchmesser des Rotors beträgt 12,7mm und des Stators 18mm. Die Spaltbreite zwischen Stator und Rotor soll vorzugsweise 0,3mm oder 300µm betragen. Die Lackkomponeuten werden in folgender Reihenfolge und mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 10.000 min-1 im Dispergierer auf eine Feinheit von < 1µm dispergiert. Zuerst wird Bindemittel A und Bindemittel B vorgelegt und die Pigmentpräparation und der Weichmacher zugegeben. Der Dispergierprozess wird solange fortgesetzt bis die Feinheit des Lackes gernessen mit einem Grindometer < 1µm beträgt.
  • Aufgetragen werden die so hergestellten Lacke bevorzugt auf Druckmaschinen im Flexo- oder Tiefdruck, auch die Aufbringung im Glattwaizenauftragsverfahren mittels Lackiermaschinen ist möglich, auch Rasterwalzen oder das Curtain Coating Verfahren können problemlos angewandt werden. Die Nassschichtdicke der so aufgebrachten Beschichtung kann in weiten Grenzen variieren und liegt zumeist zwischen 0,1 - 10 µm, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Die für derartige Substanzen vorgesehenen Tests und Prüfungen betreffend Haftung, Kochwasserbestandigkeit, Kaltwasserbeständigkeit, Fettbeständigkeit, Hitzepressfestigkeit. und Ausblutbeständigkeit in das Lebensmittel, wurden positiv absolviert.
  • Die erfindungsgemäß ausgebildete Platine oder das erfindungsgemäß ausgebildete Abdeckband wird z.B. auf eine Kafteekapsel aufgesiegelt, wobei übliche Heißsiegellacke verwendet werden. Die erfindungsgemäße Beschichtung ist auf der Außenseite der Verpackung und hat vorerst keinen Kontakt mit dem Lebensmittel. Erst bei Verwendung der Kapsel wird heißes Wasser von hinten oder unten in die Kapsel geleitet und der fertige Kaffee fließt über die Platine (welche mit diesem Lack beschichtet ist) in die Kaffeetasse.
  • Ähnliche Anwendungsgebiete gibt es bei Verpackungen mit Mikrowellentauglichkeit, beim Einbringen von Geschmäckern in Getränke, einschließlich Bier, und ähnliches mehr.
  • In der Beschreibung und den Ansprüchen bedeutet "im Wesentlichen" eine Abweichung von bis zu 10 % des angegebenen Wertes, wenn es physikalisch möglich ist, sowohl nach unten als auch nach oben, ansonsten nur in die sinnvolle Richtung, bei Gradangaben (Winkel und Temperatur) sind damit ± 10° gemeint.
  • Alle Mengenangaben und Anteilsangaben, insbesondere solche zur Abgrenzung der Erfindung, soweit sie nicht die konkreten Beispiele betreffen, sind mit ± 10 % Toleranz zu verstehen, somit beispielsweise: 11 % bedeutet: von 9,9 % bis 12,1 %. Bei Bezeichnungen wie bei: "ein Lösungsmittel" ist das Wort "ein" nicht als Zahlwort, sondern als Fürwort anzusehen, wenn nicht aus dem Zusammenhang etwas anderes hervorgeht.
  • Der Begriff: "Kombination" bzw. "Kombinationen" steht, soferne nichts anderes angegeben, für alle Arten von Kombinationen, ausgehend von zwei der betreffenden Bestandteile bis zu einer Vielzahl derartiger Bestandteile, der Begriff: "enthaltend" steht auch für "bestehend aus".

Claims (4)

  1. Druckfarbe für direkten Lebensmittelkontakt, insbesondere zur Aufbringung auf metallische oder metallisierte Oberflächen und insbesondere für Verpackungsmaterialien von Lebensmitteln, aufweisend einen Lackfirnis und eine Pigment-präparation, wobei 5-20 Gew.-% Pigmentpräparation enthaltend Eisenoxidpigmente und 80-95 Gew.-% Lackfirnis vorliegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenoxidpigmente flächig bis stäbchenförmig mit Abmessungen von 0,08 µm zu 0,75 µm, beide Werte jeweils ± 5 %, und einer Dicke von 0,05 µm, ± 10 %, sind, wobei unter 5 % der Pigmente größer als angegeben sind.
  2. Druckfarbe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigment-präparation 3-40 Gew.-% Eisenoxidpigment enthält.
  3. Druckfarbe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lackfirnis, bezogen auf die Gesamtmasse, zu 15-20 Gew.-% aus Nitrocellulose und/oder Polyesterharzen und/oder Polyurethanen und/oder Acrylaten und/oder Melaminharzen und zu 60-75 Gew.-% aus Lösungsmittel, vorzugsweise Alkohole und/oder Ethylester und/oder Ketonen, besteht.
  4. Druckfarbe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmentpräparation aus 3-40 Gew.-%, bevorzugt 5-30 Gew.-% Eisenoxidpigment, 65-85 Gew.-% Weichmacher auf Polyesterbasis oder Ricinusölbasis, die für direkten Lebensmittelkontakt geeignet sind, und 5-10 Gew.-% hochmolekularem Polymer als Dispergieradditiv, besteht.
EP18707842.3A 2017-02-02 2018-02-01 Druckfarbe Active EP3577174B1 (de)

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WO (1) WO2018140996A1 (de)

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